O princípio básico da reação eletrolítica da célula de eletrólise de membrana é converter energia elétrica em energia química e eletrolisar a salmoura para produzir NaOH, Cl₂ e H₂, como mostrado na figura acima. Na câmara anódica da célula (no lado direito da figura), a salmoura é ionizada em Na+ e Cl₂ na célula, onde o Na+ migra para a câmara catódica (lado esquerdo da figura) através de uma membrana iônica seletiva sob a ação de carga. O Cl₂ inferior gera gás cloro sob eletrólise anódica. A ionização de H₂O na câmara catódica torna-se H+ e OH₂, onde OH₂ é bloqueado por uma membrana catiônica seletiva na câmara catódica e Na+ da câmara anódica é combinado para formar o produto NaOH, e H+ gera hidrogênio sob eletrólise catódica.